Калькулятор времени работы от батареи
Основы аккумуляторных батарей
Три ключевых концепции, которые необходимо понимать для правильного расчёта автономности.
Типы аккумуляторов
Каждый тип химии имеет свои характеристики напряжения, плотности энергии и количества циклов перезарядки.
- Li-ion (3.7V) — самый распространённый, высокая плотность энергии
- LiFePO4 (3.2V) — безопасность и долговечность (2000+ циклов)
- NiMH (1.2V) — экологичный, без эффекта памяти
Ёмкость: мАч vs Вт*ч
мАч (миллиампер-часы) показывают сколько тока батарея может отдавать в течение часа. Это удобно для сравнения батарей одного напряжения.
Вт*ч (ватт-часы) — это истинная мера запасённой энергии. Она учитывает и ток, и напряжение.
Вт*ч = мАч * В / 1000
Пример: 3000 мАч * 3.7В = 11.1 Вт*ч
Кривые разряда
Батарея не отдаёт энергию равномерно. Напряжение снижается по мере разряда, и в какой-то момент устройство перестаёт работать.
Li-ion держит стабильное напряжение почти до конца, затем резко падает. NiMH имеет более плавный спад. Lead-acid теряет напряжение постепенно.
Именно поэтому важно учитывать глубину разряда (DoD): для Li-ion обычно используют 80% ёмкости, для свинцовых — всего 50%.
Кому нужен расчёт автономности?
Калькулятор полезен в самых разных областях — от бытовой электроники до промышленных IoT-систем.
Смартфоны и планшеты
Оцените реальное время работы телефона с учётом активного экрана, фоновых процессов и режима ожидания. Сравните батареи разных моделей.
IoT-датчики
Рассчитайте автономность беспроводных сенсоров с duty cycle: короткие периоды передачи данных и длительный глубокий сон. Месяцы и годы на одной батарее.
Arduino / ESP32
Проектируйте портативные устройства на микроконтроллерах. Учитывайте потребление периферии, Wi-Fi модуля и режимов энергосбережения.
Дроны и FPV
Оцените полётное время квадрокоптера по ёмкости Li-Po батареи и среднему потреблению моторов. Критически важно для планирования миссий.
Power Bank
Узнайте, сколько раз внешний аккумулятор зарядит ваш смартфон. Учтите потери на преобразование напряжения (обычно 15-20%).
ИБП (UPS)
Рассчитайте время работы источника бесперебойного питания при заданной нагрузке. Критично для серверов, медицинского оборудования и систем безопасности.
Сравнение химий аккумуляторов
Понимание характеристик каждого типа батареи помогает выбрать оптимальное решение для конкретной задачи.
🔋 Li-ion (литий-ионный)
- + Высокая удельная энергия (150-270 Вт*ч/кг)
- + Низкий саморазряд (2-3% в месяц)
- + Нет эффекта памяти
- - Деградация при высокой температуре
- - Ограниченное число циклов (500-1000)
Применение: смартфоны, ноутбуки, электромобили, power bank
🔧 LiFePO4 (литий-железо-фосфат)
- + Огромный ресурс (2000-5000 циклов)
- + Термическая стабильность и безопасность
- + Плоская кривая разряда
- - Ниже удельная энергия (90-160 Вт*ч/кг)
- - Более низкое номинальное напряжение (3.2V)
Применение: солнечные системы, ИБП, электробусы, стационарные накопители
🔄 NiMH (никель-металлогидридный)
- + Безопасен и экологичен
- + Нет эффекта памяти (Low Self-Discharge)
- + Работает при низких температурах
- - Высокий саморазряд (до 30%/мес у обычных)
- - Низкая удельная энергия (60-120 Вт*ч/кг)
Применение: пульты, фонарики, игрушки, медицинские приборы
🚗 Lead-acid (свинцово-кислотный)
- + Низкая стоимость за Вт*ч
- + Высокие пусковые токи
- + Проверенная технология (150+ лет)
- - Очень тяжёлый (30-50 Вт*ч/кг)
- - Нельзя разряжать ниже 50% (сульфатация)
Применение: автомобили, ИБП, резервное питание, тяговые системы
Формулы расчёта
Простой режим (постоянная нагрузка)
T = (C * DoD) / I * Eff
T — время (ч), C — ёмкость (мАч), DoD — глубина разряда, I — ток (мА), Eff — КПД
Режим с Вт*ч
T = (E * DoD) / P * Eff
E — энергия (Вт*ч), P — мощность (Вт)
Смешанный режим (duty cycle)
I_avg = I1*D1 + I2*D2 + ... + In*Dn
I_avg — средневзвешенный ток, D — доля времени каждого режима
Продвинутые темы
Для инженеров и разработчиков, которые хотят добиться максимальной точности расчётов.
Эффект Пойкерта
Закон Пойкерта описывает нелинейную зависимость реальной ёмкости батареи от тока разряда. При высоких токах батарея отдаёт меньше энергии, чем при низких.
t = C / I^k
k (экспонента Пойкерта): 1.1-1.3 для Li-ion, 1.3-1.4 для свинцовых
Это значит, что батарея 3000 мАч при токе 3А отдаст заметно меньше энергии, чем при 300 мА. Особенно критично для свинцово-кислотных АКБ.
Влияние температуры
Температура среды критически влияет на производительность батареи. Низкие температуры замедляют химические реакции и снижают отдаваемую ёмкость.
- -20CLi-ion теряет до 40-50% ёмкости
- 0CЁмкость снижается на 10-20%
- 25CОптимальная рабочая температура
- 45C+Ускоренная деградация и риск thermal runaway
Ресурс и циклы
Каждый цикл заряда-разряда слегка снижает ёмкость батареи. После определённого числа циклов ёмкость падает до 80% от номинала — это считается концом жизни батареи (End of Life, EOL).
Глубина разряда (DoD) напрямую влияет на ресурс. Li-ion при DoD 50% может выдержать в 3-4 раза больше циклов, чем при DoD 100%. Поэтому BMS ограничивает полный разряд.
Для длительных проектов (IoT, солнечные системы) выбирайте LiFePO4 с ресурсом 2000-5000 циклов. Расчёт систем хранения энергии с LiFePO4 выполняет калькулятор накопителей энергии.
BMS (Battery Management System)
Система управления батареей (BMS) — это электронная плата, которая защищает аккумулятор и оптимизирует его работу.
- Защита от перезаряда — отключает зарядку при достижении максимального напряжения (4.2V для Li-ion)
- Защита от переразряда — предотвращает разряд ниже минимума (2.5-3.0V)
- Балансировка ячеек — выравнивает заряд в многоячеечных сборках
BMS потребляет 5-50 мкА в режиме ожидания, что важно учитывать для IoT-устройств с минимальным потреблением. Для расчёта электронных цепей и потребления компонентов используйте калькулятор электроники.
Советы по увеличению автономности
Практические рекомендации для максимального времени работы от батареи.
Используйте режимы сна
Включайте Deep Sleep в микроконтроллерах. ESP32 в Deep Sleep потребляет 10 мкА вместо 240 мА в активном режиме — разница в 24 000 раз.
Выбирайте эффективный DC-DC
LDO-регулятор может тратить впустую 30-50% энергии. Импульсный DC-DC преобразователь с КПД 90-95% значительно продлит автономность.
Снижайте тактовую частоту
Потребление процессора пропорционально частоте. Работая на 80 МГц вместо 240 МГц, вы сократите потребление CPU втрое.
Отключайте неиспользуемую периферию
Wi-Fi, Bluetooth, GPS, дисплей — каждый модуль потребляет ток. Выключайте всё, что не используется в данный момент.
Оптимизируйте duty cycle
Вместо постоянной работы используйте паттерн "проснулся — измерил — передал — уснул". IoT-сенсор может работать годами на батарейке CR2032.
Подбирайте напряжение питания
Каждый дополнительный вольт — это лишние потери. Если устройство работает от 3.3V, не используйте 5V источник с линейным регулятором.
Как пользоваться калькулятором
Четыре простых шага для точного расчёта времени работы от батареи.
Выберите тип аккумулятора
Укажите химию батареи: Li-ion, Li-Po, LiFePO4, NiMH или свинцово-кислотный. Калькулятор автоматически подставит номинальное напряжение и рекомендуемую глубину разряда.
Введите ёмкость и потребление
Укажите ёмкость батареи в мАч или Вт*ч (информация на этикетке) и среднее потребление устройства в мА или Вт. Потребление можно измерить мультиметром или найти в документации.
Настройте режимы нагрузки (опционально)
Если устройство работает в нескольких режимах, включите "Duty Cycle" и добавьте профили: активный режим, режим сна, передача данных. Укажите ток и долю времени для каждого.
Получите результат
Калькулятор мгновенно покажет время работы в часах и днях, график разряда, эффективное потребление и рекомендации по оптимизации автономности.
Часто задаваемые вопросы
Лиана Арифметова
Миссия: Демократизировать сложные расчеты. Превратить страх перед числами в ясность и контроль. Девиз: «Любая повторяющаяся задача заслуживает своего калькулятора».
Отказ от ответственности
Только для информационных целей. Все расчёты, результаты и данные, предоставляемые данным инструментом, носят исключительно ознакомительный и справочный характер. Они не являются профессиональной консультацией — медицинской, юридической, финансовой, инженерной или иной.
Точность результатов. Калькулятор основан на общепринятых формулах и методиках, однако фактические результаты могут отличаться в зависимости от индивидуальных условий, исходных данных и применяемых стандартов. Мы не гарантируем полноту, точность или актуальность приведённых расчётов.
Медицинские, финансовые и профессиональные решения должны приниматься исключительно на основании консультации с квалифицированными специалистами — врачом, финансовым советником, инженером или другим профессионалом в соответствующей области. Не используйте результаты данного инструмента как единственное основание для принятия важных решений.
Ограничение ответственности. Авторы и разработчики сервиса не несут никакой ответственности за прямой или косвенный ущерб, возникший в результате использования данных расчётов. Пользователь принимает на себя всю ответственность за интерпретацию и применение полученных результатов.
Похожие инструменты
Калькулятор химии полимеров
Степень полимеризации, молекулярная масса Mn/Mw/PDI, уравнение Марка-Хаувинка, температура стеклования Tg, сополимеризация.
Калькулятор времени цикла и переналадки (Setup vs Cycle)
Расчет эффективного времени цикла, производительности партии и влияния времени переналадки (Setup). Инструмент для SMED анализа.
Калькулятор бережливого производства (Lean)
Расчёты Lean: время такта, OEE, канбан, 5S аудит, SMED, VSM метрики
Калькулятор нумерологии
Рассчет числа судьбы и совместимости по дате рождения. Узнайте свое число жизненного пути, число судьбы и совместимость с партнером.
Калькулятор проверки гипотез (Z-test, t-test, χ², ANOVA)
Статистическая проверка гипотез онлайн. Z-тест, t-критерий Стьюдента, Хи-квадрат и дисперсионный анализ (ANOVA) с расчетом P-value.
Калькулятор нейронных сетей: архитектура, градиенты, активации
Проектирование архитектуры нейросети (Dense, Conv2D, LSTM, Attention), анализ обратного распространения и градиентов, сравнение функций активации, Learning Rate scheduler, Batch Normalization и регуляризация (L1/L2, Dropout, Weight Decay).
Генератор случайных чисел
Рандомайзер чисел онлайн. Генерация случайных чисел в заданном диапазоне. Настройка количества и повторов.
Калькулятор IQ и коэффициента интеллекта
Оценка IQ по баллу теста (Векслер, Равен, Кеттел), расчёт перцентиля и g-фактора. Краткий ориентировочный тест на интеллект. Норма 100±15.
Калькулятор амортизации основных средств
Рассчитайте амортизацию по ФСБУ 6/2020 и НК РФ: линейный, уменьшаемого остатка, по сумме чисел лет. Сравнение методов и график начислений.
Калькулятор HVAC (кондиционирование)
BTU сплит-системы и секции радиаторов по площади и теплопотерям. Физика теплопередачи.
Калькулятор протеина и креатина
Расчет суточной нормы белка и дозировки креатина (загрузка/поддержание) по весу.
Калькулятор фундамента
Объём бетона, арматура и опалубка для ленточного, плитного или столбчатого фундамента.
Калькулятор реставрации и антиквариата
Оценка стоимости антикварных вещей с учетом возраста, износа, реставрации и индекса цен. Расчет амортизации.
Калькулятор эпидемиологии
Относительный риск RR, отношение шансов OR, NNT, чувствительность/специфичность, R₀, размер выборки для исследований.
Калькулятор матриц
Вычисление определителя, обратной матрицы, ранга и собственных значений. Удобный интерфейс с решением.